数学的魅力——记生物医学领军人物埃里克·兰德的科学之路

发布时间：12年05月11日

赵春雷

本文讲述的是生物医学领军人物、美国哈佛-麻省理工博德研究所创始人埃里克·兰德(Eric Lander)博士非同一般的人生旅程：他喜爱数学，但更喜爱挑战；他从数学世界中抽身出来，然而却把数学用到了更广阔的领域……

　2001年2月，兰德在华盛顿国会山宣布人类基因组草图初步结果完成

　　埃里克·兰德，他博士学的是纯数学，一个过于深奥的专业，即使有人在这方面取得成果，也只能被学术圈内的少数人读懂。不过，他没有在数学的道路上继续下去，转而进入了另一个他未曾受过专业训练的领域：分子生物学、医药学和基因组学。

　　作为美国哈佛―麻省理工博德研究所（Broad Institute of Harvard and M.I.T）的创始人，目前兰德领导着一个生物帝国，并从亿万富翁那里筹集了大量资金，同时也给麻省理工学院大一新生讲授生物学（一门他从来没有学过的课程），并且为奥巴马总统提供科技事务方面的建议。此外，他还是一个实验室的负责人。

　　普林斯顿大学的大卫·博茨泰因（David Botstein）教授说：兰德是一个善于发现并抓住机会的人。兰德的高中同学、旧金山大学数学教授保罗·蔡茨（Paul Zeitz）认为，兰德博士还有另外一个品质，即乐观积极和勇往直前。“他超级聪明，但仅仅凭借聪明就能取得成功吗？”蔡茨博士说，“仅有智力就好比一个人可以力敌千钧，但又能如何呢？如果你不知道这样做意味着什么，即使做到又有何用呢？”

　　而兰德知道如何去实现那些能够促进医学进步的科学构思，即依靠跨学科团队的合作，而不是研究人员在各自的实验室里埋头劳作，蔡茨补充说。

　　兰德的经历可以被看作是一个充满好运和绝佳机会串接而成的故事，但他本人并不认同这些看法。对于他来说，人生就像是一种调味剂，“你对自己的生活必须具有前瞻性，同时也要回顾过去。我的生活就类似于过去和将来所做事情的一种融合。”

　　然而，即使一个人在回顾过去的时候会用一种前瞻性的眼光看待自己，但是兰德的故事仍旧不平凡。

崭露头角的数学新星

　　兰德在一个他从未正式学习过的领域中建立起一个新型研究组织，他是如何在博德研究所实现这一转型的？

　　现年54岁的兰德，在纽约布鲁克林的弗雷特兰斯工人街区长大，由母亲抚养成人――他的父亲在埃里克11岁的时候死于多发性硬化症。兰德说：“在这个街区没有一个科学家，只有极少数人上过大学。”

　　当兰德考上了位于曼哈顿的史岱文森精英高中后，他的命运发生了改变。他加入了数学兴趣小组并喜欢上了它――团队精神、与其他学校竞赛以及成员之间的相互影响等。兰德说：“我发现，其他的学生也喜欢数学，并且也喜欢玩耍。”

兰德（前排中间）1974年在科技竞赛中获得胜利，同年入选美国队参加国际数学奥林匹克竞赛

　　由于兰德的数学非常优秀，他被选为代表美国队参加1974年的国际数学奥林匹克竞赛。为了做好赛前备战工作，他和其他参赛选手在位于新不伦瑞克的罗格斯大学进行了一个暑期的培训。

　　这是美国第一次参加这一竞赛，面对来自共产主义国家参赛者的挑战，美国队教练担心会全军覆没（事实是，苏联取得了第一名，美国紧随其后取得第二名，排在数学强国匈牙利之前）。

　　在那次的暑期培训中，蔡茨和兰德是同住一个房间的室友。两人回忆说，除了他俩，其他队员都是住在市郊环境较好的富裕家庭的孩子，也只有他俩是来自单亲家庭的。但是，兰德与众不同的性格使其显得更加出色。

　　“他活泼开朗”，蔡茨回忆道，“与其他人相比，他明显更富进取精神，他热衷于一切事情，很有人格魅力”。队员们都确信，如果想象将来的某一天他们中谁可以成为美国的参议员，兰德将是唯一的人选。

　　然而，这名年轻的数学家起初看似将会遵循传统的学术路径发展，他去了普林斯顿大学专修数学，同时对写作也充满热情。他选修了作家约翰·麦克菲（John McPhee）的纪实性文学课程，并且为校报撰稿。

　　20岁大学毕业时，兰德在毕业典礼上作为学生代表致辞，并且获得了罗德奖学金赴牛津大学深造。在牛津大学，兰德仅用两年时间就取得了数学博士学位。他有过在之后的一生中做一名数学家的想法，然而，他犹豫了。

　　“我开始意识到，钻研数学的职业像是在清苦庙宇中工作的和尚，非常单调枯燥”，兰德说，“尽管数学是非常有吸引力并且也是我所喜欢的，但我却不是一个好和尚”。他渴望更多地接触社会环境，更多地参与社会交往。

　　“我找到以前给我上课的一名教授说，‘为了尽可能地学以致用，我能够做些什么？’”之后，兰德来到了哈佛商学院教授起经济管理学。兰德承认他没有研修过这门课程，他边授课边自学，“我学习这门课程比学生还快”。

　　就在兰德23岁的时候，开始渴望解决一些更具有挑战性的问题。用他的话说，经济管理学“还是不够深刻”。当他把这些情况告诉了从事神经生物学研究的哥哥阿瑟·兰德（Arthur Lander）后，阿瑟送给他一个关于小脑如何工作的数学模型。模型“看起来是一点也不真实”，兰德说，“但人的大脑却是非常有趣的。”

　　兰德对生物学的兴趣因此被激发起来，他开始经常光顾哈佛大学的蠕虫遗传学实验室。几年之后，他提出的留职进修申请获得哈佛商学院的批准。兰德告诉学校他可能去麻省理工学院学习人工智能，然而，他却一头扎进了罗伯特·霍维茨（Robert Horvitz）的蠕虫遗传学实验室。也就是这段经历，改变了他的命运。

从数学到生物学的转型

　　“在一个全新的还不存在‘专家’的领域，要想成为专家是非常容易的，”兰德说，“所需做的就是举起你的手”。

　　1983年，就在兰德经常光顾哈佛蠕虫实验室的时候，当时在麻省理工学院的博茨泰恩教授遇到课题上的一些困扰，他想寻找一位懂数学的人参与一个项目，即涉及诸如高血压等与多基因相关病症的分析，因为单基因导致病症的传统分析技术已经过时了。5年过去了，却一直没有找到合适的人选。

　　博茨泰恩博士说：“我当时确实在寻找能够给我提供帮助的人。”最后在一次会议上，有一位生物学家推荐了兰德，“一位在哈佛商学院工作的人，他正想从事一些与生物学相关的工作。”于是，博茨泰恩在麻省理工学院的一次研讨会上找到了兰德，经过短暂的交谈两人一见如故。“我们来到一个白板前面”，兰德说，“就站在那儿开始讨论了起来。”

　　在一周的时间内，兰德就解决了博茨泰恩需要解决的问题。在此基础上，他俩又开发了一个分析基因图谱的计算机算法，使得分析工作在几分钟内而不是以前的数月完成。没过多久，兰德就沉溺于人类疾病基因的研究。

　　关于人类基因组学的未来发展，兰德与博茨泰恩进行了长时间的探讨。博茨泰恩说，“当时正是人们刚刚开始关注起人类基因组测序这个话题，也是他在研究上获得驱动力的时候。”兰德想知道的是，数学家在生物学研究中是否有用武之地；而博茨泰恩深知生物学研究所面临的挑战，并使兰德确信数学在生物学研究中大有用武之地。

　　“他拥有一个关于自己未来的远大的规划”，博茨泰恩说，“他认为，只要他人能够做到的，他也一定能够做到。他抓住了机会，并放弃了在哈佛的工作。很显然，讲授经济学已不再是他的职业发展之路。”

　　诺贝尔奖获得者、当时任职马萨诸塞州怀特黒德生物医学研究所负责人的戴维·巴尔的摩（David Baltimore），非常欣赏兰德的工作热情和能力，并将他吸纳为该所的一名成员，1986年兰德成为该所的一名助理教授。

　　就在那一年，兰德参加在长岛冷泉港实验室召开的一个会议，一些顶尖科学家在这次会议上第一次就绘制人类基因组图谱的想法首次公开讨论，兰德举手发言参与了讨论，给与会人员留下了深刻印象，兰德因此也加入到了这个学术圈。

　　与此同时，博茨泰恩和巴尔的摩博士给麦克阿瑟基金会写推荐信，提名兰德为“天才奖”候选人（总部设在芝加哥的麦克阿瑟基金会1981年设立的麦克阿瑟天才奖，旨在颁给各个领域内有创意的优秀人才，奖金50万美元，获奖者可自由支配）。兰德在1987年获得这一奖项，当时他才30岁。

　　“多年来我一直尽可能地帮助他实现他的梦想”，巴尔的摩说，“而且在实现人生目标方面他已经取得了非常大的成功。”

　　很快，兰德就成为了人类基因组测序工作中的核心人物，并负责这一领域三大研究中心中最大的一个中心（绝大部分的测序工作是在三大中心完成的）。在工作中，兰德把他掌握的数学知识与过去光顾实验室时学到的生物学、化学知识结合起来，进行多科学交互研究。在此过程中，他还发挥在哈佛商学院教学时积累的企业组织管理心得，优化研究进程和控制成本。

　　在兰德看来，这项工作最大的好处是让他融入集体，和团队成员共同努力，这是他一直向往的工作状态和追求的团队精神。

　　早在人类基因组工程结束之前，兰德就已经在思考如何将科学家们这种良好的合作关系继续下去。据他估计，在正常的合作渠道之外，剑桥和波士顿的年轻科学家之间大约还有65个项目在进行。

　　“一些事情像变戏法般地发生了”，兰德说，“人们开始变得有组织、有能力解决一些真正具有挑战性的问题。”

　　兰德的成功或许与他的个性有关。与兰德一起共事四年的波士顿布里格姆妇女医院的行政官格斯·塞维尼（Gus Cervini），过去常常把兰德称作“太阳”。

　　“他对其他人有着难以置信的影响力”，塞维尼说，“使人怀着雄心去进行真正的思考。”

　　“当太阳照耀着你的时候，你就会感觉到你能够做任何事情。”

坚韧的精神获得回报

　　博德研究所的目标：“拼出一张生命细胞结构的完整图谱，定义细胞反应所蕴含的生物电路图，揭示主要遗传疾病的分子生物学病因……

　　当兰德向哈佛大学和麻省理工学院提议创建一个永久性的研究机构时，以继续团队间的科研合作进程时，他那太阳般的魅力或许起到了作用。尽管最开始受到了一些阻力，但他仍坚持自己的想法。

　　经过巴尔的摩的穿针引线，兰德结识了慈善家艾丽·博德和艾迪瑟·博德（Eli and Edythe Broad），后者通过不动产积累了大量财富。2002年10月一个星期六的上午，博德夫妇造访了兰德的实验室。没过几个月，他们同意向实验室投资1亿美元（十年内每年投入1 000万美元）。利用这笔资金，兰德便开始了有关他的新型研究机构的实验。